不同的C源对里氏木霉产纤维素酶的影响的研究(2)

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2.2.4 里氏木霉产纤维素酶 6

2.2.5 产酶培养基优化 6

2.2.6 酶活的计算 6

3 结果与分析 7

3.1 葡萄糖标准曲线 7

3.2 1%预处理木质素条件下里氏木霉产纤维素酶的活性 8

3.3 2%预处理木质素条件下里氏木霉产纤维素酶的活性 9

3.4 3%预处理木质素条件下里氏木霉产纤维素酶的活性 10

3.5 5%预处理木质素条件下里氏木霉产纤维素酶的活性 11

3.6 8%预处理木质素条件下里氏木霉产纤维素酶的活性 12

3.7 3%预处理木质素+1%葡萄糖里氏木霉产纤维素酶的活性 13

3.8 3%预处理木质素+2g/L乳糖里氏木霉产纤维素酶的活性 14

3.9 3%预处理木质素+0.5%低聚木糖里氏木霉产纤维素酶的活性 15

4 分析 16

结论 18

参考文献 19

致谢 21

1 前言

近年来，随着全球气候变暖趋势日益加剧、资源能源短缺问题日显突出，纤维素酶在木质纤维资源生物炼制燃料乙醇和生物基化学品上的应用受到普遍重视。纤维素糖化是纤维质原料生物炼制燃料乙醇和化学品的关键过程，而纤维素糖化成本高也成为制约纤维素生物炼制技术商业化应用的瓶颈之一，其主要原因是纤维素酶活力低、酶系结构不合理[1]。纤维素酶属于诱导酶类，纤维素酶的合成受到培养基中诱导物的种类、分布和浓度影响很大[2]。纯纤维素通常被认为是纤维素酶合成的最佳诱导物，但纯纤维素价格昂贵。为了降低酶制剂生产成本，通常以富含纤维素的纤维质原料为碳源和诱导物合成纤维素酶[3]。纤维素是地球上数量最大的可再生能源物质，中国每年仅农业生产中形成的农作物残渣 (稻草、秸秆等)就约有20亿t[4]。但由于其木质纤维素含量高，生物降解缓慢，目前对其利用率不高。近年来对纤维素降解方面的研究最经济、环保的方法就是生物降解[5-7]。纤维素占植物干重的 35%～50%，是地球上分布最广、含量最丰富的碳水化合物。同时又是自然界中数量最大的可再生性物质，其降解是自然界碳素循环的中心环节[8]。纤维素的利用与转化对于解决目前世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有十分重要的意义。自从纤维素酶被发现以来，纤维素的微生物降解问题就得到了足够的关注[9]。纤维素被彻底分解而又无污染的一条有效途径，便是利用纤维素酶[10]的水解作用。纤维素酶是指能水解纤维素β-1，4 葡萄糖苷键，使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称，是有协同作用的多组分酶系。纤维素酶由葡聚糖内切酶(EC3.2.1.4，也称 Cx 酶)、葡聚糖外切酶(EC3.2.1.91，也称C1酶)和β-葡萄糖苷酶(EC3.2.1.21，也称CB酶或纤维二糖酶)三个主要成分组成的诱导型复合酶系[11-12]。纤维素酶来源非常广泛，昆虫、微生物都能产生纤维素酶，微生物发酵的方法是大规模制备纤维素酶的有效途径。不同微生物合成的纤维素酶在组成上有显著的差异，对纤维素的酶解能力也不大相同。由于放线菌的纤维素酶产量极低，研究很少。细菌的产量也不高，主要是葡聚糖内切酶，且大多数对结晶纤维素没有活性，所产生的酶是胞内酶或吸附在菌壁上，很少能分泌到细胞外，增加提取纯化的难度，在工业上很少应用[13]。而丝状真菌具有产酶诸多优点：产生纤维素酶为胞外酶，便于酶的分离和提取；产酶效率高，且产生纤维素酶的酶系结构较为合理；同时可产生许多半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等。从纤维素酶工业化制备及其应用角度看，丝状真菌中的里氏木霉(Trichoderma reesei) 同时具有较为稳定性状、优质高产纤维素酶的能力和较好“抗代谢阻遏”能力，是最具有工业应用价值的菌株[14-15]。纤维素酶是一类能够降解纤维素成葡萄糖的多组分复合酶系。纤维素酶可广泛应用于能源、化工、食品、轻工、饲料等领域[16]。利用微生物或其产生的纤维素酶可将纤维素酶解为低分子量的己糖或戊糖，用于生产新型饲料、单细胞蛋白等，将缓解人类面临的粮食、能源及环境危机。纤维素酶在食品工业中也有着重要而广泛的用途，广泛用于果蔬加工、油料作物加工、茶叶生产、酒精生产、啤酒生产、食醋酿造、活性物质提取等方面。目前研究发现的能降解纤维素的微生物多为木霉、青霉、曲霉等真菌，它们普遍存在酶活力较低的问题。筛选高效纤维素分解菌是降解纤维素的关键之一，通过不同C源对里氏木霉产纤维素酶活性的影响，筛选高产纤维素酶培养基，为实际生产中利用纤维素酶提高纤维素的利用率提供依据。